DE4422820C2 - Elektrische Funkenerodiermaschine - Google Patents
Elektrische FunkenerodiermaschineInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Funkenerodiermaschine
(mit einer elektrischen Entladung arbeitende Maschine), die
für die Werkstück-Endbearbeitung ausgelegt ist, insbesondere
für eine spiegelnde Endbearbeitung, gemäß dem Oberbegriff des
Anspruches 1. Eine Funkenerodiermaschine dieser Art ist
bekannt aus US 4,347,424.
Fig. 13 zeigt eine konventionelle Funkenerodiermaschine. In
der Zeichnung wird ein Arbeitsspalt 1 zwischen einer
Elektrode und einem Werkstück vorgesehen. Eine Gleichstrom-
Energieversorgung 2 weist einen Spannungswert von etwa 80 bis
100 V auf. Weiterhin ist in der Figur ein
Strombegrenzungswiderstand 3 dargestellt, eine
Schaltvorrichtung 4, welche eine Spannung anlegt und einen
Ausgangsstrom abschaltet, eine Treiberschaltung 5, welche die
Schaltvorrichtung 4 treibt, und eine Kapazität 6, die in dem
Abschnitt des Arbeitsspaltes 1 vorgesehen ist, in welchem die
Elektrode und das Werkstück einander gegenüberliegen.
Während der Bearbeitung wird eine Spannung an den
Arbeitsspalt 1 angelegt, der durch die Elektrode und das
Werkstück gebildet wird, um das Werkstück zu bearbeiten. Die
Schaltvorrichtung 4 wird zuerst durch die Treiberschaltung 5
eingeschaltet, um die Spannung an den Arbeitsspalt 1
anzulegen. Diese angelegte Spannung führt dazu, daß in dem
Arbeitsspalt 1 eine Entladung auftritt. Die Entladung wird
durch eine Entladungsdetektorschaltung (nicht gezeigt)
festgestellt und nach einer vorgegebenen Stromimpulsdauer
(Impulsbreite) wird die Schaltvorrichtung 4 ausgeschaltet, um
so einen Stromimpuls mit vorgegebener Pulsbreite zu liefern.
Nach einer vorbestimmten Ausschaltzeit wird daraufhin die
Schaltvorrichtung 4 erneut eingeschaltet, um eine Spannung
anzulegen. Zur Bearbeitung des Werkstücks wird der
voranstehend geschilderte Vorgang wiederholt.
Es wird darauf hingewiesen, daß bei einem derartigen
Bearbeitungsvorgang die Bearbeitungskapazität und die
Oberflächenrauhigkeit der bearbeiteten Oberfläche von dem
Stromwert des Stromimpulses abhängen, der dem Arbeitsspalt 1
zugeführt wird. Mit anderen Worten steigt bei steigendem
Stromwert des Stromimpulses die Bearbeitungsgeschwindigkeit,
jedoch verschlechtert sich die Rauhigkeit der bearbeiteten
Oberfläche. Wenn dagegen der Stromwert des Stromimpulses
absinkt, so verbessert sich die Rauhigkeit der bearbeiteten
Oberfläche, jedoch nimmt die Bearbeitungsgeschwindigkeit ab.
Die Änderung des Stromwertes des Stromimpulses stellt daher
eine gewünschte Bearbeitungscharakteristik zur Verfügung.
Der Impulsstromwert, der dem Arbeitsspalt 1 zugeführt wird,
und der durch die Spannung der Gleichstrom-Energieversorgung
2 und den Wert des Strombegrenzungswiderstands 3 festgelegt
ist, wird im allgemeinen durch Schalten des
Strombegrenzungswiderstands 3 gesteuert oder geregelt.
Bei der Endbearbeitung, bei welcher es um eine bearbeitete
Oberfläche hoher Qualität geht, wird ein hoher Wert für den
Strombegrenzungswiderstand 3 ausgewählt. In diesem Fall führt
eine Änderung der gegenüberliegenden Flächen der Elektrode und
des Werkstücks in dem Arbeitsspalt 1 zu einer starken
Änderung der stromimpuls-Signalform. Wenn die
gegenüberliegenden Flächen des Arbeitsspaltes 1 zunehmen,
wird nämlich eine Kapazität in dem Arbeitsspalt
hervorgerufen. Ein derartiger Kapazitätsanstieg erhöht nicht
nur eine Kondensatorentladungskomponente 31, die vor einer
Gleichstrom-Bogenentladungskomponente 30 auftritt, wie in
Fig. 14(a) gezeigt ist, sondern führt auch dazu, daß eine
Strom-Signalform auftritt, bei welcher der Lichtbogen nach
der Kondensatorentladung 31 abgeschnitten wird, und die
Gleichstrom-Lichtbogenkomponente 30 nicht existiert, wie in
Fig. 14(b) gezeigt ist. Wenn ein derartiges Abschneiden eines
Gleichstromlichtbogens auftritt, allgemein als
Impulssprungphänomen bezeichnet, so wird das Werkstück mit
Hilfe einer Kondensatorentladungskomponente 31 bearbeitet,
die eine extrem kurze Impulsbreite zur Folge hat, wodurch sich
die Bearbeitungsgeschwindigkeit verringert, und der
Elektrodenverbrauch beträchtlich ist. Weiterhin besteht eine
Tendenz dahingehend, daß der Elektrodenverbrauch die
Elektrodenoberfläche aufrauht, und die
Bearbeitungsoberflächenrauhigkeit verschlechtert wird.
Die Gleichstromlichtbogenabschneidung, also das
Impulssprungphänomen, tritt eher auf, wenn der Kondensator
(Kapazität) größer ist, und der
Strombegrenzungswiderstandswert höher ist. Wenn im einzelnen
die Spannung der Gleichstrom-Energieversorgung 2 einen Wert
von 80 V aufweist, der Begrenzungswiderstand 3 einen Wert von
10 Ohm oder mehr hat (Stromwert von 8 A oder weniger), und
die in dem Arbeitsspalt gebildete Kapazität 1000 pF oder mehr
beträgt, so ist das Auftreten eines Impulssprungs
wahrscheinlich, und die Bearbeitungscharakteristik wird sich
wesentlich verschlechtern. Diese Neigung ist besonders dann
wesentlich, wenn der Stromwert 5 A oder weniger beträgt.
Als Verfahren zur Überwindung des Elektrodenverbrauchs und
zur Verbesserung der Bearbeitungsgeschwindigkeit hat bislang
die japanische offengelegte Patentveröffentlichung Nr.
50-78993 A vorgeschlagen, eine Reihenschaltung mit einer
Induktivität von nicht mehr als 20 µH und einem Kondensator
von nicht mehr als 2 µF parallel zu einem Arbeitsspalt zu
schalten. Aus dieser Veröffentlichung geht hervor, daß der
wünschenswerteste Induktivitätswert 15 µH oder weniger
beträgt, da sich die Bearbeitungsgeschwindigkeit bei einer
Induktivität von 20 µH oder mehr wesentlich verringert, wenn
der Arbeitsstrom 20 A beträgt.
In einem Bearbeitungszustand, in welchem der Stromwert hoch
ist (nicht geringer als 20 A), ist gemäß der voranstehend
angegebenen Veröffentlichung ein Auftreten des
Impulssprungphänomens auf natürliche Weise unwahrscheinlich.
Daher führt eine Induktivität von 20 µH oder mehr wie
voranstehend erläutert zu einer Verschlechterung der
Bearbeitungscharakteristik. Allerdings haben Untersuchungen
des Erfinders ergeben, daß dann, wenn der Stromwert niedrig
ist, also nicht größer als 8 A (Endbearbeitungsstromwert),
und die Induktivität 20 µH oder weniger beträgt, das
Impulssprungphänomen auftritt, und zu einer Erhöhung des
Elektronenverbrauchs sowie einer Verringerung der
Bearbeitungsgeschwindigkeit führt. Im Ergebnis verbessert die
Erhöhung der Induktivität die Bearbeitungscharakteristik.
Ist der Arbeitsstrom niedrig, und nehmen die
gegenüberliegenden Flächen der Elektrode und des Werkstücks
in der wie voranstehend geschildert aufgebauten,
konventionellen Funkenerodiermaschine zu, so tritt häufig ein
Impulssprung auf, wenn der Gleichstromlichtbogen
abgeschnitten wird. Dies führt dazu, daß sich eine
Verringerung der Arbeitsgeschwindigkeit ergibt, eine Erhöhung
des Elektrodenverbrauchs, und eine Verschlechterung der
Bearbeitungsoberflächenrauhigkeit.
Wenn eine Reihenschaltung mit einer Induktivität von nicht
mehr als 20 µH und einem Kondensator parallel zum
Arbeitsspalt geschaltet wird, wie in der japanischen
offengelegten Patentveröffentlichung Nr. JP 50-78993 A
beschrieben ist, so tritt das Impulssprungphänomen häufig
auf, insbesondere bei Bearbeitungen, bei welchen die
Elektrodenfläche groß ist, in einem Endbearbeitungszustand,
in welchem der Impulsstromwert 8 A oder weniger beträgt. Dies
führt dazu, daß sich eine Erhöhung des Elektrodenverbrauchs
und eine Verringerung der Bearbeitungsgeschwindigkeit ergibt.
Es wird darauf hingewiesen, daß die japanische offengelegte
Patentveröffentlichung Nr. JP 50-103791 A als weiteres,
konventionelles Beispiel eine Anordnung beschreibt, bei
welcher die Bearbeitungsoberflächenrauhigkeit dadurch
verbessert wird, daß eine Schaltung, die eine Reaktanz
(Blindwiderstand) aufweist, in Reihe oder parallel mit einem
Arbeitsspalt geschaltet wird, und die Bearbeitung so
durchgeführt wird, daß eine Abstimmung oder Resonanz auf
Fundamentalschwingungen oder Harmonische in
Wechselstromkomponenten erfolgt, die in dem Entladungsstrom
einer gewünschten Entladung enthalten sind. Da jedoch dieses
Beispiel einen Kondensator von etwa 100 pF aufwies, wird die
Stromimpulsbreite auf einen extrem geringen Wert verkleinert,
wodurch der Elektrodenverbrauch signifikant ansteigt.
Aus JP 59-161 230 A ist eine Stromversorgung für eine
Funkenerosionsmaschine bekannt. Der
Stromversorgungsschaltkreis umfaßt eine Reihenschaltung einer
Induktivität und eines Kondensators parallel zum
Bearbeitungsspalt. Ein Oszillatorschaltkreis ist vorgesehen,
welcher eine Vielzahl von Transistorschaltern jeweils in
Reihe mit einem Widerstand, ansteuert.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher in der
Lösung der voranstehend geschilderten Probleme beim Stand der
Technik, durch Bereitstellung einer elektrischen
Funkenerodiermaschine, welche Impulssprünge bei der
Endbearbeitung unterdrücken kann, wenn eine Elektrodenfläche
groß ist, um den Elektrodenverbrauch zu verringern, und die
Arbeitsgeschwindigkeit und die Qualität der bearbeiteten
Oberfläche verbessert, und welche konstistent eine optimale
Endbearbeitung sicherstellt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst wie in Anspruch 1
angegeben.
Eine elektrische Funkenerodiermaschine gemäß der vorliegenden
Erfindung weist eine Gleichstrom-Energieversorgung auf,
welche einen Arbeitsstrom liefert, eine
Strombegrenzungsvorrichtung, die in Reihe mit der
Gleichstromenergieversorgung geschaltet ist, um den
Arbeitsstrom auf einen Endbearbeitungsstrom (8 A oder
weniger) zu begrenzen, eine Schaltvorrichtung, die in Reihe
mit der Gleichstromenergieversorgung und der
Strombegrenzungsvorrichtung geschaltet ist, sowie eine
Reihenschaltung aus einer Induktivität (50 bis 500 µH) und
einem Kondensator (0,02 bis 2 µF), zum Arbeitsspalt
parallelgeschaltet, um die Unterbrechung einer Gleichstrom-
Impulsstromkomponente zu unterdrücken, welche einer
Kondensatorentladungs-Stromkomponente folgt.
Weiterhin weist eine elektrische Funkenerodiermaschine gemäß
der vorliegende Erfindung eine
Gleichstromenergieversorgungsquelle auf, welche einen
Arbeitsstrom liefert, eine Strombegrenzungsvorrichtung, die
in Reihe mit der Gleichstromenergieversorgung geschaltet ist,
um den Arbeitsstrom auf einen Spiegelendbearbeitungsstrom (2
A oder weniger) zu begrenzen, eine Schaltvorrichtung, die in
Reihe mit der Gleichstromenergieversorgung und der
Strombegrenzungsvorrichtung geschaltet ist, sowie eine
Reihenschaltung aus einer Induktivität (20 bis 50 µH) und
einem Kondensator (0,001 bis 0,002 µF), parallelgeschaltet
zum Arbeitsspalt, um die Fortsetzung einer Gleichstrom-
Impulsstromkomponente zu unterdrücken, welche einer
Kondensatorentladungsstromkomponente folgt.
Weiterhin weist eine elektrische Funkenerodiermaschine gemäß
der vorliegenden Erfindung eine
Konstantstromversorgungseinrichtung auf, welche eine
Gleichstromenergieversorgung aufweist, eine Reaktanzspule
(Selbstinduktion), eine Diode, und eine erste
Schaltvorrichtung, zum Liefern eines Endbearbeitungsstroms (8
A oder weniger), eine Ausgangsstrom-
Einschalt/Ausschalteinrichtung, welche eine zweite
Schaltvorrichtung aufweist, und eine Reihenschaltung aus
einer Induktivität (50 bis 500 µH) und einem Kondensator
(0,02 bis 2 µF), zum Arbeitsspalt parallelgeschaltet, zur
Unterdrückung der Unterbrechung einer Gleichstrom-
Impulsstromkomponente, welche einer
Kondensatorentladungsstromkomponente folgt.
Weiterhin weist eine elektrische Funkenerodiermaschine gemäß
der vorliegenden Erfindung eine
Konstantstromversorgungseinrichtung auf, welche eine
Gleichstromenergieversorgung enthält, eine Reaktanzspule
(Selbstinduktivität), eine Diode und eine erste
Schaltvorrichtung, zum Liefern eines
Spiegelendbearbeitungsstroms (2 A oder weniger), eine
Ausschaltstrom-Einschalt/Ausschalteinrichtung, welche eine
zweite Schaltvorrichtung aufweist, sowie eine Reihenschaltung
aus einer Induktivität (20 bis 50 µH) und einem Kondensator
(0,001 bis 0,02 µF), zum Arbeitsspalt parallelgeschaltet, zur
Unterdrückung der Fortsetzung einer Gleichstrom-
Impulsstromkomponente, welche einer Kondensator-
Entladungsstromkomponente folgt.
Darüber hinaus ist eine elektrische Funkenerodiermaschine
gemäß der vorliegenden Erfindung jegliche elektrische
Funkenerodiermaschine, bei welcher mehrere Reihenschaltungen
aus Induktivität und Kondensator mit dem Arbeitsspalt
parallelgeschaltet sind, und eine Schalteinrichtung
vorgesehen ist, um zwischen den mehreren Reihenschaltungen
umzuschalten.
Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch
dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus
welchen sich weitere Vorteile und Merkmale ergeben. Es zeigt:
Fig. 1 die Anordnung einer ersten bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2(a) und 2(b) Stromsignalformen bei der ersten
bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
Fig. 3 die Arbeitsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der
bearbeiteten Fläche sowie das
Gewichts/Verbrauchsverhältnis in Abhängigkeit von
der bearbeiteten Fläche, bei der ersten bevorzugten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 die Induktivität/Kapazität in Abhängigkeit von der
Wahrscheinlichkeit für das Auftreten eines
Pulssprungs bei der ersten und dritten bevorzugten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 die Anordnung einer zweiten bevorzugten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6(a) und 6(b) Stromsignalformen bei der zweiten
bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
Fig. 7 die Induktivität/Kapazität in Abhängigkeit von der
Oberflächenrauhigkeit bei der zweiten und vierten
bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
Fig. 8 die Anordnung der dritten bevorzugten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 9(a) und 9(b) Stromsignalformen bei der dritten
bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
Fig. 10 die Anordnung der vierten bevorzugten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 11(a) und 11(b)
Stromsignalformen bei der vierten bevorzugten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 12 die Anordnung einer fünften bevorzugten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 13 die Anordnung einer konventionellen
Funkenerodiermaschine; und
Fig. 14(a) und 14(b)
Stromsignalformen bei der konventionellen
Funkenerodiermaschine.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Unterbrechung der
Gleichstrom-Impulsstromkomponente, welche der
Kondensatorentladungsstromkomponente folgt, während der
Endbearbeitung unterdrückt werden.
Weiterhin kann gemäß der vorliegenden Erfindung die
Fortsetzung der Gleichstrom-Impulsstromkomponente, welche der
Kondensatorentladungsstromkomponente folgt, während der
spiegelnden Endbearbeitung unterdrückt werden.
Darüber hinaus schaltet die Funkenerodiermaschine gemäß der
vorliegenden Erfindung zwischen den mehreren
Reihenschaltungen aus Induktivität und Kondensator während
der Bearbeitung um, wodurch die optimale Stromsignalform für
die Bearbeitung in Reaktion auf die Änderungen der
Elektrodenfläche und der Arbeitsbedingungen erzeugt werden
kann.
Auf der Grundlage der Fig. 1 bis 4 wird nachstehend eine
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Fig.
1 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei
welcher die Bezugsziffer 1 einen Arbeitsspalt bezeichnet, der
durch eine Elektrode und ein Werkstück gebildet wird, 2 eine
Gleichstromenergieversorgung bezeichnet, welche an den
Arbeitsspalt 1 einen Arbeitsstrom liefert, und 3 einen
Strombegrenzungswiderstand bezeichnet, der einen Wert von 10
Ohm oder mehr aufweist, um einen Endbearbeitungsstrom (8 A
oder weniger) zu liefern, wenn die verwendete
Gleichstromenergieversorgung 2 eine Spannung von 80 V abgibt.
Eine Schaltvorrichtung 4 legt eine Spannung an und schneidet
einen Ausgangsstrom ab, eine Treiberschaltung 5 treibt die
Schaltvorrichtung 4, eine Kapazität 6 bildet sich in dem
gegenüberliegenden Abschnitt von Elektrode und Werkstück des
Arbeitsspaltes 1, eine Spule 7 ist parallel zum Arbeitsspalt
1 geschaltet, ein Kondensator 8 ist in Reihe mit der Spule 7
geschaltet, und Polaritätsumschalter 15a, 15b, 16a und 16b
sind so angeschlossen, daß die Elektrodenpolarität positiv
ist, wenn bei der vorliegenden Ausführungsform die Schalter
15a, 15b geschlossen sind.
Im Betrieb wird, wie bei dem Beispiel nach dem Stand der
Technik, eine Spannung an den Arbeitsspalt 1 angelegt, der
durch die Elektrode und das Werkstück gebildet wird, um so
das Werkstück zu bearbeiten. Die Schaltvorrichtung 4 wird
durch die Treiberschaltung 5 eingeschaltet, so daß sie die
Spannung an den Arbeitsspalt 1 anlegt, daraufhin wird eine
Entladung durch eine Entladungsdetektorschaltung (nicht
gezeigt) ermittelt, und nach Ablauf einer vorbestimmten
Stromimpulsdauer (Impulsbreite) wird die Schaltvorrichtung 4
abgeschaltet, so daß sie einen Stromimpuls einer
vorbestimmten Impulsbreite liefert. Nach einer vorgegebenen
Ausschaltzeit wird die Schaltvorrichtung 4 erneut
eingeschaltet, um eine Spannung anzulegen. Der voranstehende
Vorgang wird ständig wiederholt, um das Werkstück zu
bearbeiten.
Wenn die gegenüberliegenden Flächen des Arbeitsspaltes 1
zunehmen, wird eine Kapazität in dem Arbeitsspalt erzeugt,
wie bei dem Beispiel nach dem Stand der Technik. Hierbei
entlädt sich die Kondensatorentladungskomponente 31 zuerst in
dem Arbeitsspalt, vor der Gleichstrom-Lichtbogenkomponente
30, jedoch wird eine hohe elektrostatische Energie, die in
dem Kondensator 8 aufgeladen ist, dem Arbeitsspalt über die
Spule 7 zugeführt, und nachfolgend eine Stromsignalform
gefolgt von der Gleichstromlichtbogenkomponente geliefert.
Die Fig. 2(a) und 2(b) zeigen Stromsignalformen bei der
vorliegenden Ausführungsform, bei welchen die
Gleichstromimpulskomponente 30 sich mit einer Stromkomponente
32 überlappt, die von dem Kondensator 8 erzeugt wird. Es wird
darauf hingewiesen, daß Fig. 2(a) die Signalform zeigt, wenn
die bearbeitete Fläche klein ist, und Fig. 2(b) die
Signalform zeigt, wenn die bearbeitete Fläche groß ist.
Die Stromkomponente 32 des Kondensators 8 weist eine
Signalform auf, die durch die Induktivität der Spule 7
geglättet ist, wodurch ein Stromspitzenwert (Peak) auf einen
niedrigen Wert unterdrückt wird, und ein Impulsstrom
ausgeschaltet ist, um sicherzustellen, daß stabil eine
Signalform zur Verfügung gestellt wird, welcher die
Gleichstromlichtbogenkomponente 30 folgt.
Die Kapazität des Kondensators 8 ist erheblich größer als die
in dem Arbeitsspalt 1 gebildete Kapazität (normalerweise
einige 1000 pF), um auf sichere Weise das Auftreten eines
Impulssprungs zu verhindern, wenn die bearbeitete Fläche
größer wird.
Fig. 3 zeigt Versuchsergebnisse, bei denen die bearbeitete
Fläche in Abhängigkeit von der Bearbeitungsgeschwindigkeit
(gewichtete Bearbeitungsgeschwindigkeit) und das
Gewichts/Verbrauchsverhältnis
(Elektrodenverbrauch/Arbeitsmenge) zwischen der vorliegenden
Erfindung und dem Beispiel nach der Technik verglichen
wurden, wobei die angelegte Spannung 80 V beträgt, die
Induktivität der Spule 7 den Wert von 40 µH hat, die
Kapazität des Kondensators 8 den Wert von 1 µF hat, und der
Strombegrenzungswiderstand einen Wert von 20 Ohm (Stromwert 4
A) aufweist. Diese Figur zeigt, daß durch Bereitstellung
einer Impulssprungverhinderung die
Bearbeitungsgeschwindigkeit und der Elektrodenverbrauch
wesentlich verbessert werden, verglichen mit dem Beispiel
nach dem Stand der Technik, insbesondere bei solchen
Bearbeitungen, wenn die bearbeitete Fläche groß ist.
Um einen Impulssprung nach der
Kondensatorentladungskomponente 31 zu verhindern, und um zu
veranlassen, daß der Kondensatorentladung auf jeden Fall der
Gleichstromimpuls folgt, insbesondere bei einer Bearbeitung
mit einem Endbearbeitungsstromimpuls von 8 A oder einem
geringeren Stromwert, werden wie voranstehend beschrieben
eine Spule 7 mit einer Induktivität von etwa 50 bis 500 µH
sowie ein Kondensator mit etwa 0,02 bis 2 µF verwendet. Die
Fig. 4(a) und 4(b) zeigen die Beziehungen zwischen der
Induktivität/Kapazität und der Wahrscheinlichkeit für das
Auftreten eines Impulssprunges. Aus dieser Figur wird
deutlich, daß die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten eines
Impulssprunges von der Kombination der Induktivität und der
Kapazität abhängt, und daß insbesondere eine geeignete
Kombination einer Induktivität zwischen 50 und 500 µH und
einem Kondensator zwischen 0,02 bis 2 µF die
Bearbeitungscharakteristik wesentlich verbessert.
Die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird
nachstehend auf der Grundlage der Fig. 5 bis 7 beschrieben.
In Fig. 5 wird ein Arbeitsspalt 1 durch eine Elektrode und
ein Werkstück gebildet, und eine Gleichstromenergieversorgung
2 liefert einen Arbeitsstrom an den Arbeitsspalt 1 und ist so
an den Arbeitsspalt 1 angeschlossen, daß die Polarität
entgegengesetzt jener bei der ersten Ausführungsform ist,
also die Elektrode negativ ist, und das Werkstück positiv.
Ein Strombegrenzungswiderstand 3 mit einem Wert von nicht
weniger als 40 Ohm stellt einen Spiegelendbearbeitungsstrom
(2 A oder weniger) zur Verfügung, wenn die Spannung der
verwendeten Gleichstromenergieversorgungsquelle 2 80 V
beträgt. Eine Schaltvorrichtung 4 legt eine Spannung an und
schneidet einen Ausgangsstrom ab, eine Treiberschaltung 5
treibt die Schaltvorrichtung 4, eine Kapazität 6 bildet sich
in dem Abschnitt, in welchem sich Elektrode und Werkstück
gegenüberliegen, des Arbeitsspaltes 1, eine Spule 7 ist
parallel zum Arbeitsspalt 1 geschaltet, und ein Kondensator 8
ist in Reihe mit der Spule 7 geschaltet. In diesem Fall sind
ein Wert von 20 bis 50 µH für die Induktivität der Spule 7
und von 0,001 bis 0,02 µF für die Kapazität des Kondensators
8 ausgewählt.
Mit 15a, 15b, 16a und 16b sind Polaritätsumschalter
bezeichnet, die so angeschlossen sind, daß die
Elektrodenpolarität negativ ist, wenn bei der vorliegenden
Ausführungsform die Schalter 16a, 16b geschlossen sind.
Im Betrieb wird, wie bei der ersten Ausführungsform, eine
Spannung an den Arbeitsspalt 1 angelegt, der durch die
Elektrode und das Werkstück gebildet wird, um das Werkstück
zu bearbeiten, und hierbei wird die Schaltvorrichtung 4 durch
die Treiberschaltung 5 eingeschaltet, um die Spannung an den
Arbeitsspalt 1 anzulegen, daraufhin wird eine Entladung von
einer Entladungsdetektorschaltung (nicht gezeigt) erfaßt, und
nach Ablauf einer vorgegebenen Stromimpulsdauer
(Impulsbreite) wird die Schaltvorrichtung 4 ausgeschaltet, so
daß sie einen Stromimpuls einer vorbestimmten Impulsbreite
liefert. Nach einer vorbestimmten Ausschaltzeit wird die
Schaltvorrichtung 4 erneut eingeschaltet, um eine Spannung
anzulegen. Der voranstehende Vorgang wird zur Bearbeitung des
Werkstücks jeweils wiederholt.
Wie bei der ersten Ausführungsform wird eine Kapazität in dem
Arbeitsspalt hervorgerufen, wenn die gegenüberliegenden
Flächen des Arbeitsspaltes 1 zunehmen. Daher wird die
Kondensatorentladungskomponente 31 zuerst an den Arbeitsspalt
entladen, vor der Gleichstromlichtbogenkomponente 30.
Daraufhin wird eine hohe elektrostatische Energie, die in dem
Kondensator 8 geladen ist, dem Arbeitsspalt über die Spule 7
zugeführt. Die vorliegende Ausführungsform, bei welcher die
Spule 7 und der Kondensator 8 auf kleine Werte eingestellt
sind, wenn der Wert des Strombegrenzungswiderstands 3 40 Ohm
oder mehr beträgt (für einen Stromwert von 2 A oder weniger),
liefert eine Stromsignalform mit niedrigem Spitzenwert und
einer kurzen Impulsbreite, welcher nicht die
Gleichstromlichtbogenkomponente 30 folgt, anders als bei der
ersten Ausführungsform. Die Fig. 6(a) und 6(b) zeigen
Stromsignalformen bei der vorliegenden Ausführungsform, die
nur eine Stromkomponente 32 enthalten, die hauptsächlich vom
Kondensator 8 erzeugt wird, und welcher nicht die
Gleichstromimpulskomponente 30 folgt. Die Stromkomponente 32
des Kondensators 8 weist eine Signalform auf, die durch die
Induktivität der Spule 7 geglättet ist, wodurch ein Strom-
Peak (Stromspitzenwert) auf einen niedrigen Wert
heruntergedrückt wird, und auf stabile Weise eine Signalform
bereitgestellt wird, die nicht die
Gleichstromlichtbogenkomponente 30 aufweist.
Wenn das Werkstück eine Endbearbeitung erfährt, unter
Verwendung der Signalform mit niedrigem Strompeak und kurzer
Impulsbreite, mit negativer Polarität der Elektrode wie bei
der vorliegenden Ausführungsform, so kann das Werkstück auf
einer großen Fläche eine nahezu spiegelnde Oberfläche
erhalten. Wie durch Versuche bestätigt wurde, ließ sich ein
Werkstück mit dieser Signalform so endbearbeiten, daß man
eine Spiegeloberfläche mit einer Oberflächenrauhigkeit von
nicht mehr als 1 Mikrometer Rmax erhielt, unter Verwendung
einer Kupferelektrode von 50 mm², wobei die Induktivität 50 µ
H und die Kapazität 0,005 µF betrug.
Um sicherzustellen, daß ein Werkstück so bearbeitet wird, daß
der Gleichstromimpuls nach der
Kondensatorentladungskomponente 32 abgeschnitten wird,
insbesondere bei einer Bearbeitung unter Verwendung der
Stromimpulse mit einem Stromwert von nicht mehr als 2 A′ wird
wie voranstehend erläutert eine Spule mit einer Induktivität
von annähernd 20 bis 50 µH und ein Kondensator mit einer
Kapazität von annähernd 0,001 bis 0,02 µF empfohlen. Fig. 7
zeigt die Beziehungen zwischen Induktivität/Kapazität und
Oberflächenbearbeitungsrauhigkeit. Aus dieser Figur wird
deutlich, daß sich die Oberflächenbearbeitungsrauhigkeit
entsprechend der Kombination aus Induktivität und Kapazität
ändert, und daß insbesondere die geeignete Kombination aus
einer Induktivität zwischen 20 und 500 µH und einem
Kondensator zwischen 0,001 bis 0,02 µF die
Oberflächenbearbeitungsrauhigkeit wesentlich verbessert.
Insbesondere wenn der Kondensator einen Wert von 0,001 bis
0,005 µF aufweist, und die Impulsbreite einige Mikrosekunden
oder weniger beträgt, wird ein spiegelnder
Endbearbeitungszustand zur Verfügung gestellt.
Unter Bezugnahme auf Fig. 8 und die Fig. 9(a) bis 9(b) wird
nachstehend eine dritte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung beschrieben. Fig. 8 zeigt die Ausführungsform gemäß
der vorliegenden Erfindung, wobei 1 einen Arbeitsspalt
bezeichnet, der durch eine Elektrode und ein Werkstück
gebildet wird, 2 eine Gleichstrom-Energieversorgung
bezeichnet, und 100 einen Konstantstromversorgungsabschnitt
bezeichnet, der einen Endbearbeitungsstrom (8 A oder weniger)
liefert. Dieser Abschnitt wird durch eine erste
Schaltvorrichtung 101 gebildet, eine Diode 102 und eine
Reaktanzspule 103 (Selbstinduktion), und weist einen
Spannungsabfallzerhacker der ersten Schaltvorrichtung 101
auf, die Diode 102 und die Reaktanzspule 103, ist mit einer
Diode 104 zwischen Ausgang und Eingang verbunden, und ist mit
einem Stromdetektor 105 versehen, welcher den Strom der
Reaktanzspule 103 feststellt. Ein Ausgangsstrom-
Einschalt/Ausschaltabschnitt 110 besteht aus einer
Reihenschaltung aus einer zweiten Schaltvorrichtung 111,
einer Diode 112 und einer Spannungsquelle 113, und einer
Diode 114. Mit 106 und 115 sind Treiberschaltungen
bezeichnet, welche die erste Schaltvorrichtung 101 bzw. die
zweite Schaltvorrichtung 111 treiben. Mit 6 ist eine
Kapazität bezeichnet, die in dem Abschnitt des Arbeitsspalts
1 gebildet wird, in welchem sich Elektrode und Werkstück
gegenüberliegen, 7 bezeichnet eine Spule, die parallel zum
Arbeitsspalt 1 geschaltet ist, und 8 bezeichnet einen
Kondensator, der in Reihe mit der Spule 7 geschaltet ist.
Hierbei ist ein Wert von 50 bis 500 µH für die Induktivität
der Spule 7 gewählt und 0,02 bis 2 µF für die Kapazität des
Kondensators 8.
Mit 115a, 115b, 116a und 116b sind Polaritätsumschlater
bezeichnet, die so angeschlossen sind, daß eine positive
Elektrodenpolarität vorhanden ist, wenn bei der vorliegenden
Ausführungsform die Schalter 115a, 115b geschlossen sind.
Wenn eine Entladung stattfindet, wird im Betrieb ein Strom
dem Arbeitsspalt 1 von der Gleichstromenergieversorgung 2
über die erste Schaltvorrichtung 101, die Reaktanzspule 103,
die zweite Schaltvorrichtung 111 und die Diode 114 zugeführt.
Die Fig. 9(a) und 9(b) zeigen Stromsignalformen. Dieser Strom
nimmt entsprechend einem Stromanstiegsverhältnis zu, welches
durch die Induktivität der Reaktanzspule 103 festgelegt ist.
Erreicht der Strom einen maximalen Grenzwert, so schaltet der
Stromdetektor 105 die erste Schaltvorrichtung 101 aus. Der
Ausgangsstrom nimmt ab und wird nunmehr dem Arbeitsspalt 1
über die Diode 102, die Reaktanzspule 103, die zweite
Schaltvorrichtung 111 und die Diode 114 zugeführt. Stellt der
Stromdetektor 105 fest, daß der Strom sich bis zu einem
Minimalgrenzwert verringert hat, so wird die erste
Schaltvorrichtung 101 erneut eingeschaltet. Der Ausgangsstrom
gelangt dann durch die erste Schaltvorrichtung 101, die
Reaktanzspule 103, die zweite Schaltvorrichtung 111 und die
Diode 114 wird dem Arbeitsspalt 101 zugeführt, und steigt
an. Dieser Vorgang wird wiederholt, um den Ausgangsstrom so
zu steuern oder zu regeln, daß er die in Fig. 9(a) gezeigte
Signalform aufweist. Es wird darauf hingewiesen, daß die
tatsächlich dem Arbeitsspalt 1 zugeführte Stromsignalform in
Fig. 9(b) gezeigt ist, da die elektrostatische Energie des
Kondensators 8, der parallel zum Arbeitsspalt geschaltet ist,
an den Arbeitsspalt über die Spule 7 entladen wird.
Nachdem die voranstehend geschilderte Operation über einen
Zeitraum wiederholt wurde, welcher einer gewünschten
Impulsbreite entspricht, wird die zweite Schaltvorrichtung
111 des Ausgangsstromeinschalt/Ausschaltabschnitts 110
ausgeschaltet, um den Strom abzuschneiden, wodurch der
Stromfluß für die Länge einer gewünschten Ausschaltzeit
gestoppt wird. Für die Funkenerosionsbearbeitung wird der
voranstehende Vorgang wiederholt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform, welche nicht den
Strombegrenzungswiderstand 3 erfordert, der bei der ersten
Ausführungsform 1 verwendet wird, kann die Energieversorgung
kompakt ausgebildet werden und eine Energieversorgung ohne
Wärmeerzeugung und Widerstandsverlust gebildet werden, aber
wenn keine Spule 7 und kein Kondensator 8 vorgesehen sind, so
wird ein Strom dem Arbeitsspalt zugeführt, der wie in Fig.
9(a) gezeigt einen Strombrumm aufweist, wodurch der Stromwert
sich dem Wert Null nähert, insbesondere in einem
Endbearbeitungsstrombereich, und das Auftreten des
sogenannten Impulssprungphänomens wahrscheinlich ist, bei
welchem ein Gleichstromlichtbogen unterbrochen wird.
Verglichen mit dem konventionellen Verfahren unter der
Verwendung des Strombegrenzungswiderstands weist die
vorliegende Ausführungsform nämlich den Nachteil auf, daß die
Bearbeitungscharakteristik dazu neigt, durch Impulssprünge
beeinträchtigt zu werden, insbesondere in dem
Endbearbeitungsstrombereich.
Wenn die gegenüberliegenden Flächen des Arbeitsspaltes 1
zunehmen, so wird bei der vorliegenden Ausführungsform eine
Kapazität in dem Arbeitsspalt erzeugt. Daher wird zuerst die
Kondensatorentladungskomponente 31 an den Arbeitsspalt 1
entladen, vor der Gleichstromlichtbogenkomponente in Fig.
9(a), jedoch wird eine hohe elektrostatische Energie, die in
dem Kondensator 8 aufgeladen wurde, an den Arbeitsspalt über
die Spule 7 geliefert, und daraufhin eine Stromsignalform
geliefert, gefolgt von einer Gleichstromlichtbogenkomponente
gemäß Fig. 9(b). Bei der gelieferten Signalform wird die
Gleichstromimpulskomponente 30 von einer Stromkomponente 32
überlappt, die von dem Kondensator 8 erzeugt wird. Die
Stromkomponente 32 des Kondensators 8 weist eine Signalform
auf, die durch die Induktivität der Spule 7 geglättet ist,
wodurch ein Strompeak auf einen niedrigen Wert
heruntergedrückt wird, und ein Impulssprung infolge von Brumm
ausgeschaltet ist, um sicherzustellen, daß stabil eine
Signalform, gefolgt von der Gleichstromlichtbogenkomponente
30, zur Verfügung gestellt wird.
Es wird darauf hingewiesen, daß die Kapazität des
Kondensators 8 erheblich größer ist als die Kapazität, die in
dem Arbeitsspalt 1 gebildet wird (normalerweise einige
tausend pF), um auf sichere Weise das Auftreten eines
Impulssprungs zu verhindern, wenn die bearbeitete Fläche
zunimmt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform waren die durch die
Impulssprungverhinderung hervorgerufenen Effekte annähernd
die gleichen wie bei den Versuchsergebnissen von Fig. 3, die
bei der ersten Ausführungsform besprochen wurden. Sowohl die
Bearbeitungsgeschwindigkeit als auch der Elektrodenverbrauch
waren wesentlich verbessert, verglichen mit dem
konventionellen Beispiel, insbesondere bei einer Bearbeitung,
bei welcher eine bearbeitete Fläche groß ist.
Um einen Impulssprung nach der
Kondensatorentladungskomponente 31 zu verhindern, sowie einen
Impulssprung, der durch Strombrumm hervorgerufen wird, und um
zu veranlassen, daß der Kondensatorentladung auf jeden Fall
der Gleichstromimpuls folgt, insbesondere bei einer
Bearbeitung unter Verwendung des Endbearbeitungsstromimpulses
mit einem Stromwert von 8 A oder weniger, wird wie
voranstehend geschildert empfohlen, eine Induktivität der
Spule 7 bzw. eine Kapazität von annähernd 50 bis 500 µH bzw.
0,02 bis 2 µF zur Verfügung zu stellen, wie bei der ersten
Ausführungsform.
Auf der Grundlage von Fig. 10 und den Fig. 11(a) und 11(b)
wird nachstehend eine vierte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung beschrieben. Fig. 10 zeigt eine Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung, wobei 1 einen Arbeitsspalt
bezeichnet, der durch eine Elektrode und ein Werkstück
gebildet wird, und 2 eine Gleichstromenergieversorgung
bezeichnet, welche einen Arbeitsstrom an den Arbeitsspalt 1
liefert und so an den Arbeitsspalt 1 angeschlossen ist, daß
die Polarität entgegengesetzt wie bei der dritten
Ausführungsform ist, also die Elektrode negativ ist und das
Werkstück positiv. 100 bezeichnet einen
Konstantstromversorgungsabschnitt, der durch eine erste
Schaltvorrichtung 101 gebildet wird, eine Diode 102 und eine
Reaktanzspule (Selbstinduktion), zum Liefern eines
Spiegelendbearbeitungsstroms (2 A oder weniger), eine
Spannungsabfallzerhackervorrichtung der ersten
Schaltvorrichtung 101 aufweist, die Diode 102 und die
Reaktanzspule 103, mit einer Diode 104 zwischen Ausgang und
Eingang verbunden ist, und einen Stromdetektor 105 aufweist,
der den Strom der Reaktanzspule 103 ermittelt. Ein
Ausgangsstrom-Einschalt/Ausschaltabschnitt 110 besteht aus
einer Reihenschaltung aus einer zweiten Schaltvorrichtung
111, einer Diode 112 und einer Spannungsquelle 113, und einer
Diode 114. 106 und 115 bezeichnen Treiberschaltungen, welche
die erste Schaltvorrichtung 101 bzw. die zweite
Schaltvorrichtung 111 treiben. 6 bezeichnet eine Kapazität,
die in dem Abschnitt des Arbeitsspalts 1 gebildet wird, in
welchem sich Elektrode und Werkstück gegenüberliegen, 7
bezeichnet eine Spule, die parallel zum Arbeitsspalt 1
geschaltet ist, und 8 bezeichnet einen Kondensator, der in
Reihe mit der Spule 7 geschaltet ist. Hierbei ist ein Wert
von 20 bis 50 µH für die Induktivität der Spule 7 gewählt,
und ein Wert von 0,001 bis 0,002 µF für die Kapazität des
Kondensators 8.
Mit 115a, 115b, 116a und 116b sind Polaritätsumschalter
bezeichnet, die so angeschlossen sind, daß die Elektrode eine
negative Polarität aufweist, wenn bei der vorliegenden
Ausführungsform die Schalter 116a, 116b geschlossen sind.
Wenn eine Entladung stattfindet, wird wie bei der dritten
Ausführungsform ein Strom zum Arbeitsspalt 1 geliefert, von
der Gleichstromenergieversorgung 2 über die erste
Schaltvorrichtung 101, die Reaktanzspule 103, die zweite
Schaltvorrichtung 111 und die Diode 114. Erreicht der Strom
einen maximalen Grenzwert, so schaltet der Stromdetektor 105
die erste Schaltvorrichtung 101 aus. Der Ausgangsstrom nimmt
ab, der nunmehr dem Arbeitsspalt 1 über die Diode 102, die
Reaktanzspule 103, die zweite Schaltvorrichtung 111 und die
Diode 114 zugeführt wird. Wenn der Stromdetektor 105
feststellt, daß sich der Strom bis zu einem minimalen
Grenzwert herunter verringert hat, so wird die erste
Schaltvorrichtung 101 erneut eingeschaltet. Der Ausgangsstrom
gelangt dann durch die erste Schaltvorrichtung 101, die
Reaktanzspule 103, die zweite Schaltvorrichtung 111 und die
Diode 114, wird an eine Elektrode 120 angelegt, und steigt
an. Dieser Vorgang wird wiederholt, um den Ausgangsstrom so
zu steuern oder zu regeln, daß er eine in Fig. 11(a) gezeigte
Signalform aufweist.
Nachdem die voranstehend geschilderte Operation über einen
Zeitraum wiederholt wurde, welcher einer gewünschten
Impulsbreite entspricht, wird die zweite Schaltvorrichtung
111 des Ausgangsstrom-Einschalt/Ausschaltabschnitts 110
ausgeschaltet, um den Strom abzuschneiden, wodurch der
Stromfluß für die Länge der gewünschten Ausschaltzeit
gestoppt wird. Die voranstehende Operation wird für eine
elektrische Erodierbearbeitung wiederholt.
Wenn die gegenüberliegenden Flächen des Arbeitsspaltes 1
zunehmen, wird wie bei der dritten Ausführungsform eine
Kapazität in dem Arbeitsspalt erzeugt. Hierbei wird die
Kondensatorentladungskomponente 31 zuerst an den Arbeitsspalt
1 entladen, vor der Gleichstromlichtbogenkomponente 30.
Daraufhin wird über die Spule 7 dem Arbeitsspalt die hohe
elektrostatische Energie zugeführt, die in dem Kondensator 8
aufgeladen ist. Die vorliegende Ausführungsform, bei welcher
die Spule 7 und der Kondensator 8 so ausgewählt sind, daß sie
kleine Werte aufweisen, wenn der Stromwert 2 A oder weniger
beträgt, stellt eine Stromsignalform mit niedrigem
Spitzenwert (Peak) und kurzer Impulsbreite zur Verfügung,
welcher nicht die Gleichstromlichtbogenkomponente 30 folgt,
anders als bei der dritten Ausführungsform. Fig. 11(b) zeigt
eine Stromsignalform bei der vorliegenden Ausführungsform,
welche nur eine Stromkomponente 32 enthält, die hauptsächlich
durch den Kondensator 8 erzeugt wird, und welcher nicht die
Gleichstrom-Impulskomponente 30 folgt. Die Stromkomponente 32
des Kondensators 8 weist eine Signalform auf, die durch die
Induktivität der Spule 7 geglättet ist, wodurch ein Strom-
Peak auf einen niedrigen Wert heruntergedrückt wird, und
stabil eine Signalform zur Verfügung gestellt wird, welche
nicht die Gleichstromlichtbogenkomponente 30 aufweist.
Wenn das Werkstück endbearbeitet wird, unter Verwendung der
Signalform mit niedrigem Strompeak und kurzer Impulsbreite
mit negativer Polarität der Elektrode, wie bei der
vorliegenden Ausführungsform, so kann das Werkstück bis zur
Erzielung einer nahezu spiegelnden Oberfläche auf einer
großen Fläche bearbeitet werden, wie bei der zweiten
Ausführungsform. Wie durch Versuche bestätigt wurde, ließ
sich ein mit dieser Signalform bearbeitetes Werkstück bis zu
einer spiegelnden Oberfläche endbearbeiten, die nicht mehr
als 0,7 µm Rmax Oberflächenrauhigkeit aufwies, unter
Verwendung einer Kupferelektrode von 60 mm im Quadrat.
Um sicherzustellen, daß ein Werkstück so bearbeitet wird, daß
der Gleichstromimpuls nach der
Kondensatorentladungskomponente 31 abgeschnitten wird,
insbesondere bei einer Bearbeitung unter Verwendung eines
Stromimpulses mit einem Stromwert von nicht mehr als 2 A,
werden wie voranstehend geschildert eine Spule mit einer
Induktivität von annähernd 50 bis 500 µH und eine Kapazität
von annähernd 0,02 bis 2 µF empfohlen zur Verwendung,
entsprechend der zweiten Ausführungsform. Wie bereits
beschrieben, variiert gemäß Fig. 7 die
Oberflächenbearbeitungsrauhigkeit in Abhängigkeit von der
Kombination der Induktivität und Kapazität, und die
Oberflächenbearbeitungsrauhigkeit wird wesentlich verbessert,
insbesondere bei einer geeigneten Kombination der Werte für
die Induktivität zwischen 20 und 50 µH und der Kapazität
zwischen 0,001 und 0,02 µF. Insbesondere wenn der Kondensator
einen Wert von 0,001 bis 0,005 µH aufweist, und die
Impulsbreite einige Mikrosekunden oder weniger beträgt, wird
ein spiegelnder Endbearbeitungszustand zur Verfügung
gestellt.
Wurde eine Reihenschaltung, die aus der Spule 7 und dem
Kondensator 8 besteht, an den Arbeitsspalt bei den Beispielen
gemäß der voranstehend geschilderten Ausführungsformen
angeschlossen, so können gemäß Fig. 12 mehrere
Reihenschaltungen vorgesehen sein, die aus Spulen,
Kondensatoren und Schaltern bestehen (eine Reihenschaltung,
gebildet durch eine Spule 7a, einen Kondensator 8a und einen
Schalter 9a, und eine Reihenschaltung, gebildet durch eine
Spule 7b, einen Kondensator 8b und einen Schalter 9b), sowie
mehrere Reihenschaltungen aus Widerständen und Schaltern
(eine Reihenschaltung aus einem Widerstand 3a und einem
Schalter 3D, eine Reihenschaltung aus einem Widerstand 3b und
einem Schalter 3E, und eine Reihenschaltung aus einem
Widerstand 3c und einem Schalter 3F), um zwischen den
Schaltern 3D, 3E, 3F umzuschalten, zur Bereitstellung eines
gewünschten Arbeitsstromwertes, und zum Umschalten zwischen
den Reihenschaltungen, die aus den Spulen und Kondensatoren
bestehen, unter Verwendung der Schalter 9a, 9b, welche die
Schalteinrichtung bilden, um ständig eine optimale
Bearbeitungscharakteristik zur Verfügung zu stellen, wenn die
Bearbeitungsbedingungen und/oder eine Elektrodenfläche
verschieden sind oder sich ändern.
Es wird deutlich, daß die vorliegende Erfindung gemäß der
voranstehenden Beschreibung eine Funkenerodiermaschine zur
Verfügung stellt, welche eine
Gleichstromenergieversorgungsquelle aufweist, die einen
Arbeitsstrom liefert, eine Strombegrenzungsvorrichtung, die
in Reihe mit der Gleichstromenergieversorgung geschaltet ist,
um den Arbeitsstrom auf einen Endbearbeitungsstrom zu
begrenzen, eine Schaltvorrichtung, die in Reihe mit der
Gleichstromenergieversorgung und der
Strombegrenzungsvorrichtung geschaltet ist, und eine
Reihenschaltung aus einer Induktivität und einem Kondensator,
die parallel zum Arbeitsspalt geschaltet ist, um die
Unterbrechung einer Gleichstromimpulsstromkomponente zu
unterdrücken, welche einer
Kondensatorentladungsstromkomponente folgt, wodurch das
Auftreten eines Impulssprunges in einem
Endbearbeitungsstrombereich verhindert werden kann, in
welchem eine Elektrodenfläche groß ist, und der
Elektrodenverbrauch wird drastisch verringert, und die
Bearbeitungsgeschwindigkeit wesentlich erhöht, wenn die
Elektrodenpolarität positiv ist. Auch eine Verschlechterung
der Oberflächenbearbeitungsqualität infolge einer
verbrauchten Elektrodenoberfläche kann verhindert werden.
Es wird weiterhin deutlich, daß die vorliegende Erfindung
eine Funkenerodiermaschine zur Verfügung stellt, welche eine
Gleichstromenergieversorgung aufweist, die einen Arbeitsstrom
liefert, eine Strombegrenzungsvorrichtung, die in Reihe mit
der Gleichstromenergieversorgung geschaltet ist, um den
Arbeitsstrom auf einen Spiegelendbearbeitungsstrom zu
begrenzen, eine Schaltvorrichtung, die in Reihe mit der
Gleichstromenergieversorgung und der
Strombegrenzungsvorrichtung geschaltet ist, und eine
Reihenschaltung aus einer Induktivität und einem Kondensator,
die parallel zu einem Arbeitsspalt geschaltet ist, um die
Fortsetzung einer Gleichstromimpulsstromkomponente zu
unterdrücken, welche einer
Kondensatorentladungsstromkomponente folgt, wodurch
Gleichstromimpulse nach einer Kondensatorentladung während
der Bearbeitung nicht weiter anhalten, für die Bearbeitung
eine Signalform erzeugt werden kann, welche einen
heruntergedrückten Strompeak einer
Kondensatorentladungssignalform aufweist, sowie einen
Stromimpuls mit niedrigem Peak, und insbesondere wenn die
Elektrodenpolarität negativ ist, kann eine kurze Impulsbreite
stabil bei einer spiegelnden Endbearbeitung geliefert werden,
und darüber hinaus ist die beste Oberflächenrauhigkeit
wesentlich auf einer großen Fläche vergrößert.
Es wird ebenfalls deutlich, daß die vorliegende Erfindung
eine Funkenerodiermaschine zur Verfügung stellt, welche eine
Konstantstromversorgungseinrichtung aufweist, die mit einer
Gleichstromenergieversorgung versehen ist, einer
Reaktanzspule, einer Diode und einer ersten
Schaltvorrichtung, zur Lieferung eines Endbearbeitungsstroms,
eine Ausgangsstrom-Einschalt/Ausschalteinrichtung mit einer
zweiten Schaltvorrichtung, und eine Reihenschaltung einer
Induktivität und eines Kondensators parallel zu einem
Arbeitsspalt, um die Unterbrechung einer
Gleichstromimpulsstromkomponente zu unterdrücken, welche
einer Kondensatorentladungsstromkomponente folgt, wodurch das
Auftreten eines Impulsstromphänomens, welches einer erhöhten
Arbeitsspaltkapazität und Strombrumm zugeschrieben werden
kann, in einem Endbearbeitungsstrombereich verhindert werden
kann, in welchem die Elektrodenfläche groß ist, und der
Elektrodenverbrauch ist drastisch verringert, und die
Bearbeitungsgeschwindigkeit deutlich erhöht, insbesondere
wenn die Elektrodenpolarität positiv ist. Darüber hinaus kann
eine Verringerung der Oberflächenbearbeitungsqualität infolge
einer verbrauchten Elektrodenoberfläche verhindert werden. Da
ein Strombegrenzungswiderstand nicht erforderlich ist, kann
darüber hinaus die Energieversorgung kompakt und
kostengünstig ausgebildet werden, und eine Energieversorgung
ohne Energieverluste und Wärmeerzeugung zur Verfügung
gestellt werden.
Es wird weiterhin deutlich, daß die vorliegende Erfindung
eine Funkenerodiermaschine zur Verfügung stellt, welche eine
Konstantstromversorgungseinrichtung aufweist, die mit einer
Gleichstromenergieversorgung versehen ist, einer
Reaktanzspule, einer Diode, und einer ersten
Schaltvorrichtung, zum Liefern eines
Spiegelendbearbeitungsstroms, eine Ausgangsstrom-
Einschalt/Ausschalteinrichtung mit einer zweiten
Schaltvorrichtung, und eine Reihenschaltung aus einer
Induktivität und einem Kondensator, die parallel zu einem
Arbeitsspalt geschaltet ist, um die Fortsetzung einer
Gleichstromimpulsstromkomponente zu unterdrücken, welcher
einer Kondensatorentladungsstromkomponente folgt, wodurch
Gleichstromimpulse nach einer Kondensatorentladung während
der Bearbeitung nicht weiter andauern, und es kann eine
Signalform für die Bearbeitung erzeugt werden, die einen
heruntergedrückten Strompeak einer
Kondensatorentladungssignalform aufweist. Insbesondere wenn
die Elektrodenpolarität negativ ist, kann daher stabil bei
einer spiegelnden Endbearbeitung ein Stromimpuls mit
niedrigem Peak und kurzer Impulsbreite geliefert werden, und
darüber hinaus wird die bestmögliche Oberflächenrauhigkeit
wesentlich auf einer großen Fläche verbessert. Da ein
Strombegrenzungswiderstand nicht erforderlich ist, kann
darüber hinaus die Energieversorgung kompakt und
kostengünstig ausgebildet werden, und eine Energieversorgung
ohne Energieverluste und Wärmeerzeugung zur Verfügung
gestellt werden.
Es wird darüber hinaus deutlich, daß die vorliegende
Erfindung eine Funkenerodiermaschine zur Verfügung stellt,
bei welcher mehrere Reihenschaltungen, die aus Induktivitäten
und Kondensatoren bestehen, parallel zu einem Arbeitsspalt
vorgesehen sind, und eine zum Umschalten zwischen den
mehreren Reihenschaltungen verwendete Umschalteinrichtung
vorgesehen ist, um während der Bearbeitung zwischen den
mehreren Reihenschaltungen umzuschalten, wodurch für die
Bearbeitung eine optimale Stromsignalform entsprechend den
Änderungen der Elektrodenfläche und der
Bearbeitungsbedingungen erzeugt werden kann, um den
Elektrodenverbrauch drastisch zu verringern, und die
Bearbeitungsgeschwindigkeit merklich zu verbessern. Darüber
hinaus kann die Verringerung der
Oberflächenbearbeitungsqualität infolge einer verbrauchten
Elektrodenoberfläche verhindert werden. Weiterhin kann stabil
ein Stromimpuls mit niedrigem Peak und kurzer Impulsbreite
insbesondere bei einer spiegelnden Endbearbeitung geliefert
werden, und schließlich wird die beste Oberflächenrauhigkeit
auf einer großen Fläche wesentlich verbessert.
Claims (5)
1. Elektrische Funkenerodiermaschine zur Bearbeitung eines
Werkstücks unter Anlegen einer Spannung an einen
Arbeitsspalt, der zwischen einer Elektrode und dem
Werkstück gebildet wird, mit
einer Gleichstromenergieversorgung (2) zum Liefern eines Bearbeitungsstroms;
einer Strombegrenzungsvorrichtung (3) , die in Reihe mit der Gleichstromenergieversorgung geschaltet ist, um den Arbeitsstrom auf einen Endbearbeitungsstrom zu begrenzen;
einer Schaltvorrichtung (4), die in Reihe mit der Gleichstromenergieversorgung (2) und der Strombegrenzungsvorrichtung (3) geschaltet ist, und so arbeitet, daß sie dem Arbeitsspalt eine Spannung zur Verfügung stellt, und einen Gleichstromimpuls mit einer Impulsbreite bildet; und
mehreren Reihenschaltungen aus Induktivität (7) und Kondensator (8) parallel zum Arbeitsspalt (1) und einer Schalteinrichtung (9), um zwischen den mehreren Reihenschaltungen umzuschalten,
gekennzeichnet durch
eine Schalteinrichtung (3D, E, F) zum Einstellen eines gewünschten Arbeitsstromwertes und zum Umschalten zwischen den mehreren Reihenschaltungen.
einer Gleichstromenergieversorgung (2) zum Liefern eines Bearbeitungsstroms;
einer Strombegrenzungsvorrichtung (3) , die in Reihe mit der Gleichstromenergieversorgung geschaltet ist, um den Arbeitsstrom auf einen Endbearbeitungsstrom zu begrenzen;
einer Schaltvorrichtung (4), die in Reihe mit der Gleichstromenergieversorgung (2) und der Strombegrenzungsvorrichtung (3) geschaltet ist, und so arbeitet, daß sie dem Arbeitsspalt eine Spannung zur Verfügung stellt, und einen Gleichstromimpuls mit einer Impulsbreite bildet; und
mehreren Reihenschaltungen aus Induktivität (7) und Kondensator (8) parallel zum Arbeitsspalt (1) und einer Schalteinrichtung (9), um zwischen den mehreren Reihenschaltungen umzuschalten,
gekennzeichnet durch
eine Schalteinrichtung (3D, E, F) zum Einstellen eines gewünschten Arbeitsstromwertes und zum Umschalten zwischen den mehreren Reihenschaltungen.
2. Funkenerodiermaschine nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch
eine Kontantstromversorgungseinrichtung mit einer
Konstantstromenergieversorgung, einer Reaktanzspule,
einer Diode und einer ersten Schaltvorrichtung zum
Liefern eines Endbearbeitungsstroms.
3. Funkenerodiermaschine nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Endbearbeitungsstromwert
8 Ampere oder weniger beträgt, der Wert der Induktivität
in der Reihenschaltung 50 bis 500 µH beträgt, und der
Wert des Kondensators in der Reihenschaltung 0,02 bis 2
µF beträgt.
4. Funkenerodiermaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Spiegel-Endbearbeitungsstromwert
2 Ampere oder weniger beträgt, daß der Wert der
Induktivität in der Reihenschaltung 20 bis 50 µH
beträgt, und daß der Wert des Kondensators in der
Reihenschaltung 0,001 bis 0,02 µF beträgt.
5. Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks mit einer
elektrischen Funkenerodiermaschine durch Anlegen einer
Kondensatorentladungsspannung an einen Arbeitsspalt, der
zwischen einer Elektrode und dem Werkstück gebildet
wird, wobei eine von mehreren Reihenschaltungen von
Kondensator und Induktivität parallel zu dem
Arbeitsspalt vorgesehen ist;
mit den Schritten:
Zuführung eines Arbeitsstroms, der auf einen Endbearbeitungsstrom begrenzt ist;
geschaltetes Bereitstellen einer Spannung für den Arbeitsspalt als Gleichstromimpuls mit einer Impulsbreite;
gekennzeichnet durch Umschalten zwischen den mehreren Reihenschaltungen und Umschalten des Arbeitsstromwertes, wenn sich die Bearbeitungsbedingungen und/oder die Elektrodenfläche des Arbeitsspaltes ändern.
mit den Schritten:
Zuführung eines Arbeitsstroms, der auf einen Endbearbeitungsstrom begrenzt ist;
geschaltetes Bereitstellen einer Spannung für den Arbeitsspalt als Gleichstromimpuls mit einer Impulsbreite;
gekennzeichnet durch Umschalten zwischen den mehreren Reihenschaltungen und Umschalten des Arbeitsstromwertes, wenn sich die Bearbeitungsbedingungen und/oder die Elektrodenfläche des Arbeitsspaltes ändern.
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